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这个东西实现了“中国制造”!没几个国家能做

2016-07-28 17:12 [分布式控制系统DCS] 来源于:今日头条
导读:拥有一套属于自己的数字化仪控系统(DCS),是每一个核电大国的梦想。

拥有一套属于自己的数字化仪控系统(DCS),是每一个核电大国的梦想。

“DCS的制造难度堪称核电装备制造领域王冠上的明珠”;

“DCS的造价占到整个核电站总投资的二十分之一到十五分之一,是核电站造价最昂贵的成套设备之一”;

“如果DCS不能自主化生产,核电制造自主化无从谈起”……

但是,迄今为止,全世界只有四个国家实现了这个梦想:美国、法国、日本,还有中国;迄今为止,全世界只有两家企业具备DCS全产业链的配套能力,一家在日本,一家在中国。

日前,我国首个具有自主知识产权的核级DCS通用平台“和睦系统”正式通过国际原子能机构(IAEA)独立工程评审,让我国的核电装备制造业在全世界又扬眉吐气了一把。

为什么核电站的DCS如此重要且难以制造,中国的DCS又是怎么制造的……新华社记者带你一探究竟。

核电站DCS:掌管上万“神经末梢”的“神经中枢”:

众所周知,人的神经系统控制着人体所有生理功能,一个人如果没有神经系统,就丧失听觉、视觉、味觉等,也无法控制自己的肌肉。

DCS就是核电站的“神经中枢”,控制着核电站上万个“神经末梢”,大致包括安全级DCS、运行DCS、反应堆本体DCS、辅助DCS四个组成部分。其中最重要也是最难制造的就是安全级DCS,也叫核级DCS,其他三部分可以统称为非核级DCS。

(华龙一号主控室的1:1仿真实验室内,工作人员正在进行DCS系统测试 新华社记者:安娜 摄)

“目前世界上能够制造非核级DCS的国家有很多,但是能够攻克核级DCS技术难点的国家极少。拿下了核级DCS,就等于拿下了整套DCS。”中广核新闻发言人黄晓飞说,“和睦系统”就是中国的核级DCS。

以采用“和睦系统”的百万千瓦级核电站阳江5号机组为例,“该机组的核级DCS机柜就有75台,模件4500块,共有元器件约400多万个。”“和睦系统”研发单位——中广核旗下北京广利核系统工程有限公司总经理助理孙永滨说,“这么多元器件,一要保证它们精准耦合在一起,能够协调运行;二要保证至少15年之内,整个核级DCS系统不出现影响机组安全运行的质量问题。难度之大,可想而知。”

(蓝色的柜子为“和睦系统”机柜 新华社记者 安娜 摄)

这还只是核级DCS的机柜规模。据孙永滨介绍,阳江5号机组的DCS还有运行DCS机柜98台,多样性DCS机柜12台等。

“和睦系统”:毫秒级响应、50年精准、千万次听命

如此复杂的DCS,它在核电站中到底怎么运行的呢?对此,“和睦系统”的设计和制造者们有个形象的解释:

核电站的运行好比在高速公路上开车,一旦出发,就不能随便停,也不敢轻易出错。非核级DCS,就相当于控制车辆油门及变速箱的系统,实现车辆的起步及高速稳定运行。作为核级DCS的“和睦系统”就负责控制车辆的制动及车身稳定,实现车辆遇到紧急状况时的事故缓解,也就是说,紧急状况时只有它才可以“喊停”。

(广利核工作人员正在调试阳江5号机组DCS盘台 新华社记者 安娜 摄)

也正因此,“和睦系统”是核电站安全屏障中的最关键环节之一,有着非常高的安全性、可靠性要求。一般来说,我们刹车时间为秒级,而“和睦系统”从发现故障到发出停堆指令,短于150毫秒,速度比我们眨眼的时间都快。

不只快,还超准。据孙永滨介绍,按照“和睦系统”的设计要求,其运行50年中,最多可以误动作一次。而它所犯的错误,也仅限于落下控制棒,停止反应堆的链式反应,以保证核电站运行安全。这也是核级DCS系统设计的“误动趋于安全”原则。

除此之外,“和睦系统”还超听话、超坚强。“在我们的设计规范中,我们向‘和睦系统’发出1000万次指令,它不能拒绝一次。”孙永滨说,任何手机和通信设备不会干扰“和睦系统”的正常工作,同时它可抵御8级烈度以上的地震。

即便如此,设计者们还是用“和睦系统”为核电站安全停堆装备了四套一样的“发动机装置”,以进一步保证整个核电站的安全性。要知道,一般情况下,飞机为了保障安全也就配置两台发动机同时工作。

“DCS的造价占到整个核电站总投资的二十分之一到十五分之一,是核电站造价最昂贵的成套设备之一。”北京广利核系统工程有限公司总经理江国进说。

脱胎于核电的“和睦系统”未来还将走向“核外”

正因核级DCS的重要、复杂与昂贵,没有一个拥有制造能力的国家愿意转让技术。

“没有核心技术,就会处处受制于人。”这是中国核电界多年的苦恼,更是“和睦系统”乃至中国核电自主化之路能够走到今天的动力。

“‘和睦系统’的诞生,可以说是需求倒逼型的,也是基于中国核电30年的发展经验。”中国原子能科学研究院原快堆副总设计师刘国发说。他是“和睦系统”的首批用户,也是“和睦系统”研发项目的参与者和推动者之一。

“我们当时也想引进国外的DCS,但是太贵了,一个断路器就要1万欧元左右,一套系统几十个断路器,我们那点经费根本不够。”刘国发说,“正是有了快堆、高温气冷堆和压水堆的核级DCS应用需求,广利核公司依托国家863计划和国家科技重大专项的课题研究,才完成了‘和睦系统’的研制及应用推广。”

比对着用户需求,从简单的电路设计,到生产出应用范围可以覆盖二代到四代核电技术的成熟DCS产品,在江国进看来,“和睦系统”的自主研发之路是一步一个脚印的。

“和睦系统”现已通过了IAEA的独立工程审评,这又为其质量水平打上了国际化标签。作为一个拥有150多个成员国的核电领域最权威机构,IAEA的审评专家认为,“和睦系统”满足其安全导则要求,且在质量保证过程、产品设计技术及产品验证与确认等方面有着多个可供其他核电站和仪控系统参考的良好实践。

“‘和睦系统’不会止步于目前的水平,它的应用也不会仅限于核电领域,未来还将应用于航空、船舶等其他高可靠性要求的行业。”江国进说,“核级DCS制造的复杂程度堪称装备制造领域之最,如果用于核电站的控制保护都没有问题,‘和睦系统’也完全能用于其他任何领域。”

新华社记者:安娜、赵超、华晔迪

(编辑:admin)

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